Question

研究氮的固定具有重要意义。

（1）雷雨天气中发生自然固氮后，氮元素转化为      而存在于土壤中．处于研究阶段的化学固氮新方法是N₂在催化剂表面与水发生如下反应：

2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H      K  ①

已知：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H₁=﹣92.4kJ•mol^﹣1   K₁  ②

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=﹣571.6kJ•mol^﹣1   K₂  ③

则△H=      ；K=      （用K₁和 K₂表示）。

（2）在四个容积为2L的密闭容器中，分别充入1mol N₂、3mol H₂O，在催化剂条件下进行反应①3小时，实验数据见下表：

序号	第一组	第二组	第三组	第四组
t/℃	30	40	50	80
NH3生成量/（10^﹣6mol）	4.8	5.9	6.0	2.0

下列能说明反应①达到平衡状态的是      （填字母）。K] 

a．NH₃和O₂的物质的量之比为4：3

b．反应混合物中各组份的质量分数不变

c．单位时间内每消耗1molN₂的同时生成2molNH₃

d．容器内气体密度不变

若第三组反应3h后已达平衡，第三组N₂的转化率为     ；与前三组相比，第四组反应中NH₃生成量最小的原因可能是               。

Answer

（1）硝酸盐；+1530kJ•mol﹣1；；

（2）bd；3×10﹣4%；催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢；

【解析】

试题分析：（1）雷雨天气中发生自然固氮反应是O2 +N22NO，生成的NO与空气中的氧气反应生成NO2，NO2溶于水转变为HNO3，所以氮元素转化为最后硝酸盐而存在于土壤中；根据盖斯定律①＝②×2-③×3，△H＝-92．4kJ•mol-1×2+3×571．6kJ•mol-1＝+1530kJ•mol-1，K=；

（2）反应达到平衡状态的两个根本标志是：各物质的浓度不再变化、同种物质的消耗速率和生成速率相等。在反应2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g）中，a.NH3和O2的物质的量之比为4∶3，不能说明NH3和O2的浓度不再改变，a错误；b.反应混合物中各组份的质量分数不变，说明各物质的质量不变，浓度也就不变，b正确；c.不管在任何时候单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3，不能判断是否达到了平衡，c错误；d. 由于H2O液态。反应没有达到平衡，气体的质量会发生改变，如果容器内气体密度不变，说明气体的消耗和生成速率相等，说明反应达到了平衡，d正确；答案选bd；若第三组反应3h后已达平衡，反应的N2的为×6．0×10-6mol＝3．0×10-6mol，第三组N2的转化率为×100%＝3×10-4%；第四组温度最高但达平衡时，氨气的物质的量最小，可能是催化剂在80℃活性减小，反应速率反而减慢。

【考点定位】本题主要是考查了反应热、化学平衡等相关知识

【名师点晴】该题的难点是可逆反应平衡状态判断。可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。